Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Марта 2012 в 16:58, реферат
Загальна витрата виробничих забруднених стоків складає 72 м3/добу. Забруднені виробничі стічні води утворюються в сталеливарних, механічних цехах при обробці металів, в транспортному цеху - при обмиванні транспортних засобів.
1 АНАЛІЗ ОБ’ЄКТУ КЕРУВАННЯ
1.1 Фізико – хімічні основи процесу
Загальна витрата виробничих забруднених стоків складає 72 м3/добу. Забруднені виробничі стічні води утворюються в сталеливарних, механічних цехах при обробці металів, в транспортному цеху - при обмиванні транспортних засобів.
Блок очищення запроектований для освітлення стічної води після мокрого очищення повітря і газів сталеливарних цехів №1 та №2.
Стоки забрудненні зваженими речовинами, нафтопродуктами, кислотами, лугами, солями натрію, кальцію, магнію.
Загальний вміст забруднень в стічних водах до очищення:
• зважені речовини - 650 мг / л
• масла і нафтопродукти - 120 мг / л
• кислоти - 210 мг / л
• луги - 130 мг / л
• солі кальцію магнію, натрію - 3000 мг / л.
Вказані концентрації забруднень містяться в 72 м3/добу. Ці стоки скидаються в мережу побутової каналізації. Витрата побутових стоків підприємства – 249,7 м3/добу.
Загальна кількість стічних вод підприємства складає 322 м3/добу.
Приведені концентрації забруднень не перевищують гранично допустимих концентрацій для подачі їх на спорудження біологічного очищення в міський водоканал, згідно СНІП II – Г. 6.62.
Склад стічних вод після проходження блоку очищення:
• зважені речовини - 100,0 мг / л;
• масла і нафтопродукти - 25,0 мг / л;
• рН = 6,5 - 8;
• солі натрію, кальцію, магнію - 300 мг / л.
Концентрація забруднень в стоці коливається у великих межах. Скидання їх також періодичне – один – два рази на тиждень.
Стоки різних джерел забруднень містять компоненти, які можуть бути використані для їх взаємної нейтралізації. Наприклад, стоки, що містять кислоти і луги.
Першим етапом очищення промислових стоків (рис. 1.1) є їх взаємна нейтралізація в накопичувачі з безперервним перемішуванням. Подальше очищення стоків від зважених речовин проектується на відкритих гідроциклонах.
Кислі та лужні води змішують в ємності з мішалкою. При змінній концентрації стічних вод у схемі передбачають установку усреднювач або забезпечують автоматичне регулювання подачі в камеру змішування.
При надлишку кислих або лужних стічних вод додають відповідні реагенти.
Для очищення стічних вод використовують напірні і відкриті (низьконапірні) гідроциклони. Напірні гідроциклони застосовують для осадження твердих домішок, а відкриті - для видалення зважених домішок. Гідроциклони прості за будовою, компактні, їх легко обслуговувати. Вони відрізняються високою продуктивністю і невеликою вартістю.
Гідроциклон складається з короткої циліндричної (верхньої) частини з патрубком для тангенціального введення пульпи (по дотичній до поверхні циліндра) і конічної (нижньої) частини з отвором біля вершини конуса для розвантаження пісків (грубозернистої, згущеної або важкої фракції пульпи). Кут конусності для класифікації і згущення 10-20°, прояснення — 10-20°, збагачення у важких суспензіях — 30—45о, збагачення у воді — 90—120°. Верхня частина циліндра закривається кришкою, в центрі якої встановлено зливний патрубок, що слугує для розвантаження тонкозернистої, розрідженої пульпи.
Футерування гідроциклонів карбідом кремнію сприяє збільшенню їхнього терміну служби в 5 – 10 разів.
Другий етап очищення – реагентне очищення. Реагентне очищення являє собою повну нейтралізацію кислих (лужних) стічних вод.
Стічні води, що містять мінеральні кислоти або лугу, перед скиданням їх у водойми або перед використанням у технологічних процесах нейтралізують. Практично нейтральними вважаються води, що мають рН = 6,5-8,5.
Нейтралізацію можна проводити різними методами: шляхом змішування кислих і лужних стічних вод, додаванням реагентів, фільтруванням кислих вод через нейтралізуючі матеріали, абсорбцією кислих газів лужними водами або абсорбцією аміаку кислими водами. Вибір методу нейтралізації залежить від об'єму і концентрації стічних вод, від режиму їх надходження, наявності та вартості реагентів. В процесі нейтралізації можуть утворюватися опади, кількість яких залежить від концентрації і складу стічних вод,а також від виду і витрати використовуваних реагентів.
До процесу нейтралізації відносять усі визначення в основі яких лежить реакція:
Н+ + ОН- → Н2О
Кислоти - це електроліти, що дисоціюють у водних розчинах з утворенням іонів гідрогену.
Основи - електроліти, що утворюють у водних розчинах іони гідроксиду:
НА → Н+ + А-
МОН → М+ + ОН-
Для нейтралізації кислих вод можуть бути використані: гідроксид натрію (NaOH), гідроксид калію (КОН), натрій карбонат (Na2C03), NH4OH (аміачна вода), кальцій карбонат (СаС03), магній карбонат (MgC03), доломіт (CaC03∙MgC03), цемент. Найбільш дешевим та загальнодоступним реагентом є гідроксид кальцію (вапняне молоко) з вмістом активного вапна Ca(ОН)2 5-10%, однак мають деякі недоліки: обов’язкове проектування усереднювачів перед нейтралізаційною установкою, важко регулювати дозу реагента. Швидкість реакції між розчином кислоти і твердими частками суспензії відносно невелика і залежить від розмірів часток і розчинності з'єднання, що утворюється в результаті реакції нейтралізації. Тому остаточна активна реакція в рідкій фазі встановлюється не відразу, а після закінчення деякого часу (10-15 хв).
Кислі стічні води нейтралізуються вапняним молоком (Са(ОН)2 ) до рН = 8 – 9, внаслідок чого відбувається нейтралізація кислот та виділення металів у вигляді осаду відповідних гідроксидів.
Вапно для нейтралізації вводять в стічну воду у вигляді гідроксиду кальцію (вапняного молока; "мокре" дозування) або у вигляді сухого порошку ("сухе" дозування).
В апараті для приготування вапняного молока відбувається подрібнення і гасіння оксиду кальцію:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Для гасіння вапна використовують кульові млини мокрого помолу, в яких одночасно відбуваються тонке подрібнення і гасіння. Для змішування стічних вод з вапняним молоком застосовують гідравлічні змішувачі різних типів : дірчасті, з перегородками, вихрові з механічними мішалками або барботажні з витратою повітря 5-10 м3/год на 1 м2 вільної поверхні.
При змішуванні кислотовмісних стоків і вапняного молока в камері реакції відбувається взаємна нейтралізація за наступною реакцією:
Н2S04 + Са(ОН)2 = СаSО4 +2 Н2О (1.1.6)
У результаті цього процесу стічні води стають нейтральними.
Кальцію сульфат (гіпс), що утворюється в результаті нейтралізації, кристалізується з розбавлених розчинів у вигляді CaS04 ∙ 2H20. Розчинність цієї солі при температурах 0-40°С коливається від 1,76 до 2,11 г/л. При вищій концентрації сульфат кальцію випадає в осад, тому при нейтралізації сильних кислот, кальцієві солі яких важкорозчинні у воді, необхідно влаштовувати відстійники - шламонакопичувачі. Істотним недоліком методу нейтралізації сульфатної кислоти вапном є також утворення пересиченого розчину гіпсу (коефіцієнт пересичення може досягати 4-6), виділення якого з води може тривати декілька діб що призводить до заростання трубопроводів і апаратури. Присутність в стічних водах багатьох хімічних виробництв високомолекулярних органічних сполук посилює стійкість пересичених розчинів гіпсу оскільки ці сполуки сорбуються на гранях кристалів сульфату кальцію і перешкоджають їх подальшому росту.
Для зменшення заростання трубопроводів, по яких транспортуються нейтралізовані вапном стоки, застосовують методи промивання, збільшують швидкість транспортування, а також замінюють металеві трубопроводи на пластмасові.
1.2 Опис технологічного процесу та його апаратурне оформлення
Блок очищення (рис. 1.2) запроектований для освітлення води після мокрого очищення газів і повітря сталеливарних цехів № 1 і № 2.
Витрата води на першу чергу очищення (при обробці стоків тільки від сталеливарних цехів № 1) складає 53,8 м3/год і 860,8 м3/добу при 16 годинному режимі роботи.
На другу чергу (при обробці стоків сталеливарних цехів № 1 і №2) витрати відповідно складає 137,6 м3/ч і 1721,6 м3/добу.
Вода з цехів за допомогою насосів поступає в приймальний резервуар з механічною мішалкою 1, де вона безперервно перемішується. Включення мішалки - автоматичне в залежності від рівня води в резервуарі.
Для кожного цеху передбачається свій насос і один насос резервний - загальний для усіх робочих насосів.
З резервуару стоки забираються пісковими насосами і подаються на гідроциклон 3, в якому відбувається взаємна нейтралізація лужних та кислих стічних вод. В результаті нейтралізації утворюється осад – кальцій гідроксид, який виводиться з нижньої частини гідроциклона і поступає до шламонакопичувача 8. Після шламонакопичувача осад подається на центрифугу 9 з метою відділення надлишкової вологи.
З гідроциклонів освітлена вода поступає в реактор-нейтралізатор 4 для проведення повної нейтралізації кислих стічних вод. З цією метою у верхню частину реактора подається розчин кальцій гідроксиду (гашене вапно).
В апараті для приготування вапняного молока 5, який забезпечений механічною мішалкою для безперервного перемішування, відбувається подрібнення і гасіння оксиду кальцію (СаО). Розчинність гідроксиду кальцію у воді при 25оС складає близько 1,5 г/л, тому більша частина гашеного вапна утворюється у вигляді суспензії.
5
стічні води
підприємства
2
9
шлам
1- проміжний резервуар; 2- насос; 3- гідроциклон; 4- реактор з мішалкою; 5- апарат для приготування вапняного молока; 6- растворні баки; 7- усереднював;
Рис.1.1 – Принципова технологічна схема очищення стічних вод
Утворена суспензія перекачується насосом в розчинні баки 6. Перемішування в цих баках перешкоджає розшаруванню суспензії.
Стічні води надходять до дозатора-усереднювача 7 і потім у необхідній кількості подається у верхню частину реактора-нейтралізатора 4 для нейтралізації кислих стічних вод.
Реактор-нейтралізатор 4 технологічно обладнаний механічною мішалкою якірного типу для безперервного перемішування стічної води та більш повного проходження процесу нейтралізації. В процесі нейтралізації утворюється осад – кальцій сульфат.
Шлакова пульпа поступає в резервуар для осаду – шламонакопичувач 8, куди подається осад після освітлення стічної води у гідроциклоні. Зі шламонакопичувача осад викачується насосами на центрифугу 9, де за допомогою відцентрових сил звільняється від зайвої вологи.